1 - MATERIAL:
a) SISTEMA EB-2000 ( placa mestra e placa EB-131); b) OSCILOSCÓPIO DIGITAL;
c) GERADOR DE ÁUDIO (1 ponta de prova) 2- INTRODUÇÃO TEÓRICA
Na eletrônica digital utilizam-se somente dois valores para os sinais elétricos (sistema binário), ou seja, a existência de tensão maior que zero volts ou a tensão é igual a zero volts. Estas duas situações podem ser indicadas pelos valores da numeração binária (0 ou 1), pelo estado de uma lâmpada (acesa ou apagada) ou por um interruptor elétrico (aberto ou fechado):
Nível lógico Binário Tensão Lâmpada Interruptor
Baixo 0 0V a 0,8V Apagada Aberto
Alto 1 2V a 5V Acesa Fechado
2.1- PORTAS OU (OR) :
A porta OU possui duas ou mais entradas e somente uma saída. Em uma porta OU, se pelo menos uma das entradas possuir nível lógico 1 (alto) a saída estará com nível lógico 1 (alto).
Simbologia: Tabela da verdade:
B A Y 0 0 0 - duas entradas : 0 1 1 1 0 1 1 1 1 - três entradas : Circuito equivalente com transistores:
RC1 RB2 +Vcc B RC2 RB3 +Vcc Y RB1 A
2.2- PORTAS E (AND):
A porta E possui duas ou mais entradas e somente uma saída. Na porta E, o nível lógico da saída assumirá o estado 1 (alto) se, e somente se, todas as entradas assumirem o estado 1 (alto).
Simbologia: Tabela da verdade:
B A Y 0 0 0 - duas entradas : 0 1 0 1 0 0 1 1 1 - três entradas :
Circuito equivalente com transistores:
RC1 RB1 +Vcc A RB2 B RC2 RB3 +Vcc Y
2.3- PORTAS NÃO (NOT) :
A porta NÃO é também denominada como porta inversora possui uma entrada e uma saída, sendo que nesta saída teremos sempre o nível lógico oposto ao do aplicada à sua entrada.
Simbologia: Tabela da verdade:
A Y
0 0
1 1
Circuito equivalente com transistor:
RC
RB
+Vcc
A
Y
2.4- FAMÍLIAS DE CIRCUITOS INTEGRADOS
A utilização de circuitos discretos para obter-se uma porta lógica foi bastante empregada até a década de 70, principalmente os circuitos das famílias RTL (resistor/transistor logic), DTL (diode/transistor logic) e DCTL (diode/capacitor/transistor logic).
As dimensões físicas e a velocidade de propagação de sinais exigidas pelo complexidade dos circuitos atuais foram os grandes entraves das antigas famílias.
2.4.1- TECNOLOGIAS
a) SSI (integração em pequena escala): É a tecnologia de integração em pequena escala (SSI), utilizada em circuitos integrados menos complexos (até 12 portas);
b) MSI (integração em média escala): É utilizada para manufatura de microcircuitos simples e, em circuitos digitais, equivale de 12 a 100 portas lógicas;
c) LSI (integração em larga escala): Utilizada na manufatura de micro circuitos complexos e, em circuitos digitais, equivale de 100 ou mais portas lógicas;
d) VLSI (integração em escala muito larga): É utilizada na manufatura de micro circuitos muito mais complexos do que a obtida pela LSI. A definição exata da quantidade de portas não é bem definida.
2.4.2- FAMÍLIA CMOS
Os circuitos são constituídos de semicondutores de óxido metálico complementar (CMOS). Os dispositivos CMOS possuem a vantagem de consumir níveis de potência muito baixos e tensão de alimentação flexível ( de 3 a 15V).
Estes dispositivos são bastante empregados em equipamentos portáteis, alimentados por pequenas baterias, como relógios e calculadoras.
A principal desvantagem é a sua baixa velocidade. O tempo de atraso de propagação de um sinal num dispositivo CMOS chega a mais de 100 ns ( na família TTL este tempo é de 10 ns). Deve-se ter cuidado na manipulação de um circuito integrado CMOS, pois devido ao valor de resistência de entrada muito alta (quase infinita) uma carga estática presente nas mãos do manipulador pode danificar este componente.
Existem circuitos integrados CMOS da série : 4000, 4500, 54C00 e 74C00. 2.6.3- FAMÍLIA TTL (TRANSISTOR/TRANSISTOR LOGIC)
Introduzida em 1964 pela Texas Instruments, é a família de circuitos integrados mais utilizada atualmente. Os dispositivos da série 7400 operam com uma alimentação de 4,75 a 5,25V e possuem como principal vantagem o baixo tempo de atraso de propagação ( em torno de 10 ns).
tPLH - tempo de propagação com variação de baixo (LOW) para alto (HIGH) do sinal de saída.
tPHL - tempo de propagação com variação de alto (HIGH) para baixo (LOW) do sinal de saída
tempo de propagação média = tPLH + tPHL 2
para o circuito integrado 7400 : tPLH + tPHL = 9 ns 2
2.6.3.1- SUB-FAMILIAS
As sub-familias da lógica TTL são: a) STANDART (7400): alto consumo b) L (74L00): baixo consumo
c) S (74S00): alta velocidade - 80 MHz
2.6.3.2- NÍVEIS LÓGICOS TTL
São utilizadas as seguintes siglas:
V - tensão O – saída I – entrada
H - nível lógico alto (High) L - nível lógico baixo (Low) a) SAÍDA : nível lógico 1 - VOH = de 2,4 a 4,0V
nível lógico 0 - VOL = de 0 a 0,4V 4,0v ALTO ( H ) 2,4v INDETERMINADO 0,4v 0v BAIXO ( L )
b) ENTRADA: nível lógico 1 - VIH = de 2,0 a 5,0V nível lógico 0 - VIL = de 0 a 0,8V 5,0v ALTO ( H ) 2,0v INDETERMINADO 0,8v 0v BAIXO ( L )
2.7- IDENTIFICAÇÃO DOS TERMINAIS
Dependendo do tipo de circuito integrado, podemos ter componentes com : 6, 8, 14, 16, 20, 24, 28, 40, 48, 52 ou 64 pinos. O primeiro terminal ( ou pino nº 1 ) é identificado por um ponto ou depressão na parte superior do componente, a partir deste terminal os demais se encontram em sequência no sentido anti-horário.
3- PARTE PRÁTICA
3.1 - Localizar o circuito abaixo na placa EB-131:
2
1
A
B
C
Y = F2
Y = F1
3.2 - Interligar com fios “jumper”, as entradas da porta E nº1 aos pontos A e B e a entrada da porta E nº2 ao ponto C. Desta forma os interruptores A, B e C estarão ligadas às entradas correspondentes, fornecendo níveis lógicos 0 ou 1.
3.3 - Determine a tabela da verdade da porta E nº1, utilizando os interruptores A e B. A lâmpada F1 ficará acesa indicando o nível lógico 1 e apagada indicando o nível lógico 0:
B A Y
0 0 0 1 1 0 1 1
3.4 - Utilize os interruptores A, B e C para aplicar os níveis 0 e 1 às entradas do circuito abaixo:
2
1
A
B
C
Y = F2
Y = F1
Complete a tabela da verdade:
C B A Y 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
3.5 - Ajuste o gerador de sinais para gerar onda quadrada com frequência de 1 kHz, e com o osciloscópio, ajuste o nível máximo da onda quadrada para 4V:
CH1 CH2 OSCILOSCÓPIO GERADOR DE SINAIS T’ D 200us/ 1 2.00V CH1 T 1 0V (CANAL 1) 0V (CANAL 2) EXCURSÃO DO CANAL 1 EXCURSÃO DO CANAL 2 2V/ T T 2 2 CH1 5V/ CH2 2V/ Freq= 1.00 kHz Vpp= 4V
3.6 - Desligue o jumper da entrada B da porta E nº1 e nesta entrada conectar a saída do gerador de áudio : 1 A B Y = F1 CH1 CH2 OSCILOSCÓPIO GERADOR DE SINAIS
vermelho vermelho pretovermelho
preto
preto
3.7- Utilizar o osciloscópio para observar o sinal do gerador de áudio (na entrada B da placa) e a saída da porta E (em F1), de forma que o sinal do canal 1 ocupe a metade superior da tela do osciloscópio e o canal 2 a metade inferior:
0 V (CANAL 1) 0 V (CANAL 2) E X C U R S Ã O D O C A N A L 2 E X C U R S Ã O D O C A N A L 1
3.8- com a chave A em “0”, anotar as formas de ondas da entrada B e da saída F1: A B F1 t t t
3.9- Com a chave A em “1”, anotar novamente as formas de onda: A B F1 t t t 3.10- Localizar na placa o circuito:
3.12- Determine a tabela da verdade da porta OU nº1, utilizando os interruptores A e B: B A Y 0 0 0 1 1 0 1 1
3.13- Utilize os interruptores A, B e C para aplicar os níveis 0 e 1 às entradas do circuito abaixo:
Complete a tabela da verdade:
C B A Y 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
3.14- Localizar na placa o circuito:
3.16- Observando apenas a porta inversora (NÃO) nº10, complete a tabela da verdade:
3.17- Comparar a função lógica do circuito do item 3.4 com uma porta E de três entradas;
3.18- Apresente um circuito equivalente a uma porta E de quatro entradas, utilizando apenas portas E de duas entradas;
3.19- Comparar a função lógica do circuito do item 3.13 com uma porta OU de três entradas; 3.20- Apresente um circuito equivalente a uma porta OU de quatro entradas, utilizando apenas portas OU de duas entradas;
A Y 0
